基于分子轨道隐式溶剂H2O下苏氨酸的电荷转移

基于分子轨道（MO）和自然跃迁轨道（NTO）成分计算分子片段间的电荷转移. 先用密度泛函理论(DFT)中的CAM-B3LYP方法, 在6-31G(d)基组水平上优化隐式溶剂H₂O下苏氨酸（Thr）分子的几何构型,  再在相同理论方法下进行含时密度泛函理论(TDDFT)的电子激发计算, 给出隐式溶剂H₂O下Thr分子体系电子激发过程中片段间电荷转移特征的对比结果. 结果表明： 在S1~S5激发态中, 仅S2中有一对MO32→MO33跃迁轨道占绝对优势, 可通过分析该轨道的成分讨论电荷转移; 其他激发态可通过NTO分析方法讨论电荷转移; S0向激发态S1,S3和S4电荷转移的主要贡献为NTO32→NTO33轨道, 与Hirshfeld和Becke方法的定性结果一致, 定量结果略有差别.     

基于分子轨道隐式溶剂H2O下苏氨酸的电荷转移

基于分子轨道（MO）和自然跃迁轨道（NTO）成分计算分子片段间的电荷转移. 先用密度泛函理论(DFT)中的CAM-B3LYP方法, 在6-31G(d)基组水平上优化隐式溶剂H₂O下苏氨酸（Thr）分子的几何构型，  再在相同理论方法下进行含时密度泛函理论(TDDFT)的电子激发计算, 给出隐式溶剂H₂O下Thr分子体系电子激发过程中片段间电荷转移特征的对比结果. 结果表明： 在S1~S5激发态中, 仅S2中有一对MO32→MO33跃迁轨道占绝对优势, 可通过分析该轨道的成分讨论电荷转移； 其他激发态可通过NTO分析方法讨论电荷转移； S0向激发态S1,S3和S4电荷转移的主要贡献为NTO32→NTO33轨道, 与Hirshfeld和Becke方法的定性结果一致, 定量结果略有差别.     

隐式溶剂下丙氨酸体系电荷分解分析的理论计算

采用密度泛函理论中的B3LYP方法优化隐式溶剂下丙氨酸(Ala)分子的几何构型, 并用同法计算隐式水(H₂O)及甲醇溶剂下Ala体系片段的轨道波函数及电荷分解分析(CDA). 结果表明, 在隐式溶剂甲醇和H₂O下, CH₃片段的扩展电荷分解分析(ECDA)计算结果相差0.001 3; NH₂片段的ECDA计算结果相差0.000 8, 定量结果基本一致, CH₃和NH₂片段的CDA计算结果r_i对二者的定性结果基本一致.     

基于分子轨道特征苏氨酸分子体系的电子激发类型

基于优化的右旋苏氨酸（R-Thr）分子结构, 在PBE0/def2-TZVP下, 用含时密度泛函理论（TDDFT）方法得到气相条件、 隐式H₂O和甲醇溶剂环境下R-Thr分子体系电子激发过程中激发态波函数的计算结果, 并通过指认分子轨道类型方法研究R-Thr分子体系价层电子的激发类型. 结果表明： 隐式溶剂环境比气相环境更适合研究R-Thr分子体系的电子激发特性; 分子轨道（MO）类型与Δr指数分析结果较理想, 大部分激发态的激发类型与激发模式指认吻合度较高.     

基于分子轨道特征苏氨酸分子体系的电子激发类型

基于优化的右旋苏氨酸（R-Thr）分子结构, 在PBE0/def2-TZVP下, 用含时密度泛函理论（TDDFT）方法得到气相条件、 隐式H₂O和甲醇溶剂环境下R-Thr分子体系电子激发过程中激发态波函数的计算结果, 并通过指认分子轨道类型方法研究R-Thr分子体系价层电子的激发类型. 结果表明： 隐式溶剂环境比气相环境更适合研究R-Thr分子体系的电子激发特性; 分子轨道（MO）类型与Δr指数分析结果较理想, 大部分激发态的激发类型与激发模式指认吻合度较高.     

基于原子电荷计算隐式溶剂下的甲硫氨酸电荷转移

计算隐式溶剂下左旋体甲硫氨酸(S-Met)手性对映体激发态的波函数, 并基于原子电荷计算片段间的电荷转移百分数. 结果表明： 原子偶极校正的Hirshfeld布居(ADCH)和Hirshfeld电荷方法计算的定性结果一致, 定量结果差异较大; 在隐式溶剂H₂O和甲醇下, S-Met分子体系片段电荷转移的计算结果基本相同, 各片段与分子其他部分连接原子间的Mayer键级变化基本相同.      

双水作用Met过渡态电子激发特性的图解分析

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法, 在6-311+G(2df)基组水平上优化气相条件下甲硫氨酸(Met)分子的几何构型, 分析Met+2H₂O分子体系手性转变过程中各基元反应物的特征, 并在M06-2X/def2-TZVP下, 用含时密度泛函理论(TDDFT)方法给出隐式溶剂甲醇下Met+2H₂O分子体系手性转变过程中某过渡态体系的分子轨道(MO)、 自然跃迁轨道(NTO)和空穴-电子分布等值面图, 研究图解电子激发特征. 结果表明： 在双水分子协助下, H原子迁移形成过渡态, 导致Met分子体系结构与反应物间发生显著变化, 使分子功能发生改变.     

分子的Rydberg轨道能量计算

提出了一个关于计算Rydberg分子轨道能量的新方法。该方法是在联合原子近似法(United—atom approximation)的基础上引进分子对称性修正,再利用一切分子点群G都是旋转一反演群(Rotation—inversion group)O(3)的子群这个概念,简化了计算过程。计算了H_2O分子的一些Rydberg轨道能量。计算结果与实验结果符合较好.     

Met+H2O复合体系手性转变反应中间体电子激发表征

基于M06-2X理论方法, 在加有弥散函数的aug-cc-pVTZ基组水平上, 用含时密度泛函理论(TDDFT)方法进行电子激发计算, 给出隐式溶剂氯仿下Met(甲硫氨酸)+H₂O复合体系手性转变中第一基元反应中间体INT₁-S-Met-CHCl₃+H₂O分子体系的空穴-电子、自然跃迁轨道(NTO)和电荷密度差(CDD)分布等值面图, 并分析中间体激发态的性质及其电子结构. 结果表明： H原子迁移形成中间体, 引起Met分子体系结构发生显著变化; 基于NTO、空穴-电子和CDD等值面与空穴-电子数据分析对INT₁-S-Met-CHCl₃+H₂O分子体系激发态激发类型互认具有一致性.     

水环境下甲硫氨酸混合体系手性转换反应物的电子激发特性

用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法, 在6-311+G(2df)基组水平上优化气相条件下甲硫氨酸(Met)分子的几何构型, 并在PBE0/def2-TZVPP下, 用含时密度泛函理论(TDDFT)方法计算得到隐式溶剂甲醇下Met与H₂O分子以1∶1和1∶2混合体系手性转换反应物的分子轨道(MO)特征及空穴-电子分布等值面图, 并用图解对比分析电子激发特性. 结果表明： 三者定性分析结果基本一致, 其中S-Met-CH₃OH与S-Met-CH₃OH+1H₂O和S-Met-CH₃OH+2H₂O的激发态S9定性结果不一致, S-Met-CH₃OH+2H₂O与S-Met-CH₃OH+1H₂O的激发态S7定性结果不一致; 水链对S-Met-CH₃OH分子体系的电子激发特性有一定影响.     

苯丙氨酸电荷转移百分数的理论计算

采用密度泛函理论中的CAM B3LYP方法, 在6-31G(d)基组水平上优化不同条件下左旋体苯丙氨酸(S-Phe)分子的几何构型. 结果表明： 在隐式溶剂甲醇与气相条件下, S-Phe分子体系电荷转移的定性结果基本一致, 定量结果略有差别, 其中各片段的S2激发态基本一致, 仅COOH片段的S2激发态差别为2.2%, S4激发态差别为0.4%～2.8%; 在不同环境下, 定性分析缺少一个S5激发态, 由Becke方法计算的激发态S2和S4电荷转移相差分别约为2.5%～8%.     

对乙酰氨基酚-水复合物中氢键作用的理论研究

为了解对乙酰氨基酚(AP)在水溶液中的构象,在MP2/6-311++G(d,p)水平上研究了AP与水分子通过不同种氢键作用形成的6种AP-H2O复合物.首先分析这些复合物的几何结构、能量和振动频率,然后运用分子中原子的量子理论(QTAIM)、自然键轨道理论(NBO)和定域分子轨道-能量分解分析(LMO-EDA)等理论和方法对AP-H_2O复合物中的氢键相互作用进行定性和定量分析.研究结果表明:(1)AP分子中的—CH基团与羰基氧原子之间形成的C8H8A···O2A分子内氢键在多数AP-H_2O复合物中被保留下来;(2)AW1和AW6中的分子间氢键强于其他氢键;(3)AP的羰基氧原子是最有可能与H_2O分子形成氢键的位点,第2个最有可能与H_2O分子形成氢键的位点是AP的酚羟基,前者中H_2O是质子供体,而后者中H_2O则是质子受体;(4)AP-H_2O的形成过程中,氢键作用与结构畸变都会在一定程度上决定AP-H_2O复合物的相对稳定性,但前者的作用更大.     

N_2O与H_2相互作用机理的理论研究

本文用从头算分子轨道法,研究了线性分子N_2O和H_2四种可能的相互作用机理:(a)N-N-O+:(b)N-N-O+H-H;(c)H-H+N-N-O;(d)+N-N-O,计算结果表明,按(b)、(c)共线方式相互接近时,两分子间距离分别为2.55A和2.80A,可形成分子间的缔合物;以方式(a)两分于相互碰撞时,能发生化学反应,在MP~2/3-21G的水平上,求得活化势垒为232.56KJ·mol~(-1);而按照方式(d),体系的能量随分子间距离减小而升高,没有稳定点存在。     

基于NTO类型图解苏氨酸分子体系的价层激发

在B3LYP/6-31G(d)基组水平上优化隐式溶剂甲醇下右旋体苏氨酸（R-Thr)分子的几何构型， 根据该结构， 在Mo6-2X/6-311G(d)、TZVP和def2-TZVP基组水平上， 用含时密度泛函理论（TDDFT）方法进行电子激发计算，并通过指认自然跃迁轨道（NTO）类型方法研究R-Thr-CH₃OH分子体系价层电子激发类型. 结果表明: TZVP基组与def2-TZVP基组激发类型判断结果基本一致，6-311G(d)基组与其他两种基组水平对比， 激发类型判断结果差异较大；NTO类型分析与理论数据Δr指数分析配合使用，对R-Thr-CH₃OH分子体系电子激发类型和激发模式指认具有实际意义.     

单体苏氨酸分子和离子体系的激发态特性

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法, 在6-311+G(2-df)基组水平上优化单体苏氨酸(Thr)分子和离子体系的基态稳定几何构型, 并用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法研究隐式溶剂乙醇下单体Thr分子和离子体系各激发态的特性. 结果表明： 随着分子捕获电子数目的增加, 体系的能带 略减小； 单体Thr^2-体系的S1~S10激发态均由占据轨道MO33得到； 该体系的Rydberg激发特性较好, 捕获电子离子体系的激发态激发模式发生了显著变化.     

乙酰胺-甲醇分子氢键团簇的理论研究

在MP2/6-31+G(d)水平上,对6种乙酰胺-甲醇分子氢键团簇构型进行几何全优化和振动频率计算,然后在MP2/6-311++G(2df,2p)水平上计算分子间相互作用能,并利用自然轨道理论探讨乙酰胺和甲醇相互作用的本质.通过自洽反应场理论中的Onsager溶剂模型,研究溶剂对乙酰胺-甲醇团簇几何构型、体系稳定性、电荷转移及偶极矩的影响.     

不同方法研究微溶剂化尿嘧啶激发能

采用基于两体片段分子轨道法的含时密度泛函理论方法(FMO2-TDDFT)研究包含4个和13个水分子微溶剂化的尿嘧啶分子激发态能。研究表明,FMO2-TDDFT和TDDFT的计算结果基本一致;在LC-BLYP泛函下考察了两种不同方法、不同基组对计算激发能的影响。结果显示,随着基组增大,FMO2-TDDFT方法计算的第一激发能增大,第二激发态能量减小。通过两种方法比较,FMO2-TDDFT方法在处理较大体系时具有一定优势。     

ZnSe:Co2+中四面体络离子(CoSe4)6-的g因子

用双自旋-轨道耦合参数模型和半经验的分子轨道法研究了四面体Td对称晶场中络离子(CoSe4)^6-的EPRg因子。结果较从前的计算更接近实验数据，并表明配体Se对Co^2 的g因子有不可忽略的贡献。     

XHn(X=C、N、O)分子的单中心球对称近似与基态能量的SCF计算

在单中心球对称模型近似下,将对称性接近球的CH_4,NH_3,H_2O分子的多中心问题简化为具有10个电子的“X离子”(X=C、N、O)的单中心问题,利用多电子原子的自洽场(SCF)理论及计算程序,计算了这三种分子基态总能量,其结果比用其它方法的计算结果更接近实验值,使复杂问题大大简化,为解具有球对称分子问题提供一个有效途径.     

氮化铝分子及氯化锂分子结合能的量子蒙特卡罗研究

通过量子蒙特卡罗方法(QMC)利用不同的密度泛函轨道对氮化铝分子及氯化锂分子的结合能进行研究.采用扩散蒙特卡罗方法(DMC)得到氮化铝分子的结合能为2.993 eV,氯化锂分子的结合能为6.694 eV.与其他理论计算相比较,更接近实验得到氮化铝和氯化锂分子的结合能(2.862±0.391 eV和6.646 eV).同时,利用密度泛函理论对氮化铝分子及氯化锂分子的结合能进行研究时发现,利用密度泛函理论计算得到的结合能范围跨度很大且非常不准确.另外,在利用量子蒙特卡罗方法的计算中发现,不同类型的密度泛函轨道对结合能的计算产生一定的影响,这就需要在利用量子蒙特卡罗方法进行计算时考虑轨道的选择.